PASCO物理組合實(shí)驗(yàn)系列動(dòng)力學(xué)組合實(shí)驗(yàn)-20151215t

1、 PASCO物理組合實(shí)驗(yàn)系列動(dòng)力學(xué)組合實(shí)驗(yàn)上海交通大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心目 錄 引言實(shí)驗(yàn)1 爆炸時(shí)動(dòng)量守恒1實(shí)驗(yàn)2 碰撞中動(dòng)量守恒3實(shí)驗(yàn)3 簡(jiǎn)諧振子5實(shí)驗(yàn)4 斜面上的振動(dòng)8實(shí)驗(yàn)5 彈簧的串、并聯(lián)10實(shí)驗(yàn)6 牛頓第二定律12實(shí)驗(yàn)7 牛頓第二定律13實(shí)驗(yàn)8 沿斜面下滑的加速度15實(shí)驗(yàn)9 能量守恒17實(shí)驗(yàn)10 擴(kuò)展性推薦實(shí)驗(yàn)20實(shí)驗(yàn)A 質(zhì)心不變20實(shí)驗(yàn) 二小車(chē)和三彈簧的振動(dòng)模式20 實(shí)驗(yàn) 牛頓第二定律（）20 實(shí)驗(yàn) 阻尼運(yùn)動(dòng)20 實(shí)驗(yàn) 用氣球推進(jìn)的火箭車(chē)20 實(shí)驗(yàn) 三輛小車(chē)和四根彈簧的振動(dòng)模式20 實(shí)驗(yàn) 多重彈性碰撞20 實(shí)驗(yàn) 多重非彈性碰撞20補(bǔ)充部分：傳感器推薦實(shí)驗(yàn)21 轉(zhuǎn)動(dòng)位移傳感器/力學(xué)導(dǎo)軌系統(tǒng)組

2、合裝置（RMS/IDS Kit）21實(shí)驗(yàn)1 經(jīng)受彈性碰撞小車(chē)的速度和加速度的相關(guān)性21實(shí)驗(yàn)2 非彈性碰撞的動(dòng)量與沖量的比較23實(shí)驗(yàn)3 在非彈性碰撞中動(dòng)能減少時(shí)動(dòng)量守恒25 實(shí)驗(yàn)4 彈性碰撞中的動(dòng)量和動(dòng)能守恒29 轉(zhuǎn)動(dòng)位移傳感器（RMS）32 實(shí)驗(yàn)4 力與位移的關(guān)系小車(chē)與力傳感器間的碰撞32 實(shí)驗(yàn)5 拖動(dòng)大滑輪的小車(chē)的加速度33 實(shí)驗(yàn)8 簡(jiǎn)諧振動(dòng)小車(chē)與彈簧系統(tǒng)34 實(shí)驗(yàn)11 渾沌35動(dòng)力學(xué)組合實(shí)驗(yàn)（力學(xué)軌道小車(chē)組合實(shí)驗(yàn)）（原文編號(hào)：01205024）引言 PASCO ME9458力學(xué)小車(chē)及附屬軌道裝置可利用動(dòng)力學(xué)小車(chē)（ME9430）和碰撞小車(chē)（ME9454）做多種實(shí)驗(yàn)。該軌道結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可方便地調(diào)

3、整到最佳狀態(tài)，它適應(yīng)大部分直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)。 軌道裝置的特點(diǎn)有：（1）有可調(diào)整水平的腳架；（2）具有低磨擦的輪槽，使小車(chē)甚至在碰撞后仍保持準(zhǔn)直；（3）有機(jī)動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)桿，對(duì)斜面實(shí)驗(yàn)的傾角可調(diào)；（4）有耐用的可調(diào)止停終端，用來(lái)保護(hù)小車(chē)。1實(shí)驗(yàn)1 爆炸時(shí)動(dòng)量守恒實(shí)驗(yàn)設(shè)備17帶質(zhì)量塊的力學(xué)小車(chē)（ME9430）碰撞小車(chē)（ME9454）力學(xué)小車(chē)軌道米尺天平實(shí)驗(yàn)?zāi)康谋緦?shí)驗(yàn)的目的是證明兩輛彼此推斥的小車(chē)動(dòng)量守恒。實(shí)驗(yàn)原理 當(dāng)兩輛小車(chē)彼此推斥，而且無(wú)凈外力時(shí)，兩小車(chē)的動(dòng)量之和是守恒的。如果系統(tǒng)最初是靜止的，那么兩小車(chē)最終的動(dòng)量必然是等值反向，而系統(tǒng)最后的總動(dòng)量仍然是零。所以，小車(chē)末速度之比等于小車(chē)質(zhì)量之比：為了簡(jiǎn)

4、化實(shí)驗(yàn)，可將原靜止小車(chē)時(shí)的出發(fā)點(diǎn)，選擇在使兩輛小車(chē)恰好同時(shí)到達(dá)兩側(cè)軌道終點(diǎn)的位置。速度等于距離除以時(shí)間，由于每輛小車(chē)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等，所以速度可以用測(cè)量距離來(lái)代替，即：因此，距離之比將反比于質(zhì)量之比：實(shí)驗(yàn)步驟 調(diào)整軌道水平。可放輛小車(chē)在軌道上，看小車(chē)是否滾動(dòng)，調(diào)整水平調(diào)節(jié)腳的高低，直到靜止放置的小車(chē)不會(huì)滾動(dòng)為止。圖1.1 在以下每種情況開(kāi)始時(shí)，都將力學(xué)小車(chē)的柱塞全部推入，并鎖定在它們的最大限度狀態(tài)（如圖1.1），然后使兩輛小車(chē)以柱塞端相對(duì)靠在一起。 用一根短棒推柱塞釋放按鈕，注意兩輛小車(chē)將運(yùn)動(dòng)到軌道的兩端。實(shí)驗(yàn)從不同地點(diǎn)開(kāi)始，直到兩輛小車(chē)同時(shí)到達(dá)各自的軌道端點(diǎn)為止。稱(chēng)出兩輛小車(chē)的重量，將質(zhì)量和起

5、始位置記入表1.1中。 情況1：質(zhì)量相等的小車(chē)對(duì)（用兩輛不加附加質(zhì)量塊的小車(chē)） 情況2：不等質(zhì)量的小車(chē)對(duì)（一輛小車(chē)上加一塊質(zhì)量塊，另一輛不加） 情況3：不等質(zhì)量的小車(chē)對(duì)（一輛小車(chē)上加一塊質(zhì)量塊，另一輛不加） 情況4：不等質(zhì)量的小車(chē)對(duì)（一輛小車(chē)上加一塊質(zhì)量塊，另一輛加一塊）表1.1質(zhì)量1質(zhì)量2位置121/X2M2/M1數(shù)據(jù)處理 對(duì)每種情況，計(jì)算從起始位置到軌道端點(diǎn)運(yùn)行的距離。結(jié)果記在表1.1中。 計(jì)算運(yùn)行距離的比值，記入表中。 計(jì)算質(zhì)量的比值，記入表中。問(wèn)題 在每種情況下，距離的比值等于質(zhì)量的比值嗎？換言之，動(dòng)量守恒嗎？ 質(zhì)量不等的小車(chē)彼此推開(kāi)時(shí)，哪一輛小車(chē)的動(dòng)量較大？ 質(zhì)量不等的小車(chē)彼此推開(kāi)時(shí)

6、，哪一輛小車(chē)的動(dòng)能較大？ 起始位置和哪一輛車(chē)有柱塞開(kāi)關(guān)有關(guān)嗎？為什么？實(shí)驗(yàn)2 碰撞中動(dòng)量守恒實(shí)驗(yàn)設(shè)備帶質(zhì)量塊的力學(xué)小車(chē)（-9430）碰撞小車(chē)（-9454）2套磁阻尼裝置（已就位）力學(xué)小車(chē)軌道紙實(shí)驗(yàn)?zāi)康谋緦?shí)驗(yàn)的目的是定性驗(yàn)證彈性和非彈性碰撞時(shí)動(dòng)量守恒。實(shí)驗(yàn)原理當(dāng)兩輛小車(chē)彼此碰撞時(shí)，無(wú)論是何種碰撞，兩車(chē)的總動(dòng)量是守恒的。彈性碰撞時(shí)，兩車(chē)彼此彈開(kāi)，其動(dòng)能不減少。在該實(shí)驗(yàn)中，碰撞過(guò)程中的磁阻尼將使由于磨擦造成的能量損失最小。事實(shí)上，所謂“彈性”碰撞總有點(diǎn)非彈性的。完全非彈性碰撞是兩輛小車(chē)碰撞后彼此粘連的情況，在這種實(shí)驗(yàn)中，是由在小車(chē)端部裝有搭鉤條和軟毛毯條來(lái)實(shí)現(xiàn)的。實(shí)驗(yàn)步驟 用放一部小車(chē)在軌道上，看它

7、如何滾動(dòng)，來(lái)調(diào)平軌道。調(diào)整軌端的水平調(diào)節(jié)腳的升降，直至靜止放在軌道上的小車(chē)不左右運(yùn)動(dòng)時(shí)為止。 對(duì)下面每種情況畫(huà)2張圖表（一張用于碰撞前，一張用于碰撞后）。在每張圖中，用一與小車(chē)的速度大約成比例的長(zhǎng)度來(lái)表示每一輛小車(chē)的速度矢量。第一部分 彈性碰撞、質(zhì)量相等的小車(chē)組 使兩輛小車(chē)的磁阻尼彼此相對(duì)放置。 情況 1：將一部小車(chē)放在軌道中央，然后給另一輛小車(chē)一個(gè)相對(duì)靜止小車(chē)的初速度。 情況2：開(kāi)始時(shí)，兩輛小車(chē)都在軌道的各一端，再給每一輛小車(chē)一個(gè)相向的大致相同的速度。 情況3：開(kāi)始時(shí)，兩輛小車(chē)放在軌道上同一端，先給第一輛小車(chē)一個(gè)較小的速度，再給第二輛小車(chē)一個(gè)較大的速度，并使第二輛小車(chē)追上第一輛小車(chē)。圖2.1

8、、質(zhì)量不相等的小車(chē)組 加兩條質(zhì)量塊在一輛小車(chē)上，這輛小車(chē)的質(zhì)量（3）大約是另一輛小車(chē)（1）的三倍。 情況 1：放3小車(chē)靜止在軌道中央，給另一輛小車(chē)一個(gè)對(duì)著靜止小車(chē)的初速度。 情況 2：放1小車(chē)靜止在軌道中央，給3小車(chē)一個(gè)朝著靜止小車(chē)的初速度。 情況 3：開(kāi)始時(shí)兩輛小車(chē)分別在軌道兩端，給每一輛小車(chē)相對(duì)的大致相同的速度。 情況4：開(kāi)始時(shí)兩輛小車(chē)同在軌道一端，給第一輛小車(chē)一個(gè)較低的速度，而給第二輛小車(chē)一個(gè)較快的速度，并使第二輛小車(chē)追上第一輛小車(chē)。要進(jìn)行兩種情況：使1小車(chē)做第一輛，然后使3小車(chē)做第一輛。第二部分 完全非彈性碰撞 放置兩輛小車(chē)使它們的搭鉤條與毯條端部彼此相對(duì)，將小車(chē)的柱塞桿完全推進(jìn)去，使

9、它不會(huì)影響碰撞。 用相同質(zhì)量和不同質(zhì)量的小車(chē)組，重復(fù)列在第一部分中的相同的實(shí)驗(yàn)步驟。問(wèn)題： 當(dāng)有相同質(zhì)量和相同速度的小車(chē)對(duì)碰并且粘在一起時(shí)，它們停止不動(dòng)了。每一輛小車(chē)的動(dòng)量發(fā)生什么變化？動(dòng)量還守恒嗎？ 當(dāng)有相同質(zhì)量和相同速度的小車(chē)對(duì)碰并且彼此彈開(kāi)時(shí)，小車(chē)組最終的總動(dòng)量是多少？實(shí)驗(yàn)3 簡(jiǎn)諧振子實(shí)驗(yàn)設(shè)備帶質(zhì)量塊的力學(xué)小車(chē)（-9430）2根彈簧砝碼架和砝碼細(xì)線(xiàn)作圖紙力學(xué)小車(chē)軌道支架輕滑輪停表天平（-8723）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?測(cè)量一個(gè)彈簧和質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)周期，并與理論值比較。實(shí)驗(yàn)原理 理論上彈簧振子的振動(dòng)周期，式中為一個(gè)完整的往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)間，為振子的質(zhì)量，為彈性系數(shù)。根據(jù)虎克定律，對(duì)彈簧的作用力與彈簧壓縮或伸

10、長(zhǎng)的距離成正比，F(xiàn)=kx，這里k是彈性系數(shù)。因此彈性系數(shù)可以用實(shí)驗(yàn)來(lái)確定，即加不同的力使彈簧伸長(zhǎng)不同的距離，然后繪制力與距離的關(guān)系曲線(xiàn)，得到的直線(xiàn)的斜率等于k。實(shí)驗(yàn)步驟 計(jì)算理論上周期的測(cè)量 用天平稱(chēng)出小車(chē)的質(zhì)量，填入表3.1表端。 用靜止放在軌道上的小車(chē)看它如何滾動(dòng)來(lái)調(diào)軌道水平。調(diào)節(jié)軌道端部水平調(diào)節(jié)腳的升降，直到靜止放置的小車(chē)不會(huì)在軌道上滾動(dòng)為止。將帶有桌式夾座的輕滑輪安裝在軌道一端。 將小車(chē)放在軌道上，在小車(chē)兩端各裝一個(gè)彈簧，彈簧的一端插在小車(chē)的小孔內(nèi)，另一端裝在軌道端部止動(dòng)架上（見(jiàn)圖3.1）圖3.1 縛一根細(xì)線(xiàn)在小車(chē)的端部，并繞過(guò)滑輪掛一砝碼架如圖。 在表3.1中記下平衡位置。 增加砝碼

11、架上砝碼，記下新的位置。對(duì)5次不同的砝碼量重復(fù)做這項(xiàng)工作。小心不可超過(guò)彈簧的彈性限度。由于有兩根彈簧作用在質(zhì)量上，這種方法給出的是兩根彈簧的總彈性系數(shù)。表3.1 小車(chē)質(zhì)量 平衡位置 增加的質(zhì)量位置相對(duì)平衡位置的位移作用力（mg） 實(shí)驗(yàn)周期的測(cè)量 將小車(chē)從平衡位置移開(kāi)一個(gè)特定的距離，測(cè)量振動(dòng)5次的時(shí)間，并記在表3.2中。 對(duì)同一初位移（振幅），至少重復(fù)5次測(cè)量。 在小車(chē)上增加500質(zhì)量，測(cè)量5次5個(gè)振動(dòng)的時(shí)間。將這些數(shù)據(jù)記錄在表3.2中。表3.2實(shí)驗(yàn)次數(shù)振動(dòng)5次的時(shí)間周期1沒(méi)有附加質(zhì)量2345平均值1帶有附加質(zhì)量2345平均值數(shù)據(jù)處理 理論的周期 利用表3.1的數(shù)據(jù)繪制力與位移的關(guān)系曲線(xiàn)，通過(guò)實(shí)

12、驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)畫(huà)出最適當(dāng)?shù)闹本€(xiàn)，并求出直線(xiàn)的斜率，該斜率等于實(shí)際的彈性系數(shù)k。k 。 利用小車(chē)的質(zhì)量和彈性系數(shù)，用理論計(jì)算式計(jì)算出周期。再計(jì)算對(duì)裝有500克質(zhì)量塊的小車(chē)系統(tǒng)的理論周期。 只有小車(chē)時(shí) 小車(chē)上加質(zhì)量時(shí) 實(shí)測(cè)的周期 利用表3.2的數(shù)據(jù)，計(jì)算在小車(chē)內(nèi)裝和沒(méi)裝500克質(zhì)量塊時(shí)，振動(dòng)5次的平均時(shí)間。 用5來(lái)除這些時(shí)間得到周期，并填入表3.2中。 比較以上結(jié)果，計(jì)算實(shí)測(cè)值和理論計(jì)算周期值的百分誤差。 只有小車(chē)時(shí) 裝有質(zhì)量塊時(shí) 問(wèn)題： 當(dāng)質(zhì)量增加時(shí)，振動(dòng)的周期是增加還是減少？較重的小車(chē)振動(dòng)是較快，還是較慢？ 如果對(duì)平衡位置的初位移（振幅）發(fā)生變化，其振動(dòng)周期改變嗎？試一下。實(shí)驗(yàn)4 斜面上的振動(dòng)實(shí)驗(yàn)設(shè)

13、備帶質(zhì)量塊的力學(xué)小車(chē)（-9430）彈簧底座及支桿（-9355）天平附止動(dòng)端架和旋軸架的力學(xué)小車(chē)軌道砝碼及吊架（-9348）停表實(shí)驗(yàn)?zāi)康?測(cè)量在不同傾角斜面上的彈簧和質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)周期，并將它與理論值比較。實(shí)驗(yàn)原理 彈簧振子振動(dòng)周期的理論值計(jì)算式為，式中是一個(gè)完整的往復(fù)運(yùn)動(dòng)所需的時(shí)間，m是振子質(zhì)量，k是彈性系數(shù)。 根據(jù)虎克定律Fkx。因此測(cè)量作用力F與彈簧變形量x的對(duì)應(yīng)關(guān)系，便可作圖求得直線(xiàn)的斜率k。實(shí)驗(yàn)步驟圖4.1 計(jì)算理論上周期的測(cè)量 用天平稱(chēng)出小車(chē)的質(zhì)量，將它記錄在表4.1端部。 將小車(chē)放在軌道上，在小車(chē)一端的專(zhuān)用小孔上掛一彈簧，彈簧的另一端掛在軌道的端部檔架上（如圖4.1）。 升高掛有彈

14、簧的軌道尾端，使軌道傾斜，由于彈簧被拉伸，注意軌道傾角不能太大，使彈簧的伸長(zhǎng)不要大于軌道長(zhǎng)度的一半，測(cè)量這個(gè)傾角并記入表4.1上方。 記錄平衡位置在表4.1中。 在小車(chē)上加一質(zhì)量塊并記錄新的位置。用5個(gè)不同的總質(zhì)量重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。注意決不能超過(guò)彈簧的彈性限度。 測(cè)量實(shí)驗(yàn)周期 將小車(chē)從平衡位置移開(kāi)一特定的距離讓它運(yùn)動(dòng)。測(cè)量振動(dòng)3次的時(shí)間并記在表4.2中。 用相同的初位移（振幅），至少5次重復(fù)這一實(shí)驗(yàn)。 改變斜面的傾角，重復(fù)步驟和。表4.1小車(chē)質(zhì)量 平衡位置 傾角 附加質(zhì)量位置離平衡點(diǎn)的位移力（mgsinq）表4.2振動(dòng)3次的時(shí)間角度次數(shù)12345平均周期數(shù)據(jù)處理 理論的周期 利用表4.1的數(shù)據(jù)，計(jì)

15、算由小車(chē)上的附加質(zhì)量所引起的力，q角為斜面的傾角。繪制力與位移的關(guān)系曲線(xiàn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)畫(huà)出最合適的直線(xiàn)，并求出斜率。該斜率等于等效的彈性系數(shù)。 利用小車(chē)的質(zhì)量和彈性系數(shù)，計(jì)算由理論公式算出的周期。 實(shí)測(cè)的周期 利用表4.2的數(shù)據(jù)，計(jì)算振動(dòng)3次的平均時(shí)間。 將這些時(shí)間除3，計(jì)算出周期，并記入表4.2。問(wèn)題 改變傾角時(shí)，周期變化嗎？ 實(shí)測(cè)值與理論計(jì)算值比較如何？ 傾角改變時(shí)，平衡位置變化嗎？ 如果傾角是90，周期該是多少？實(shí)驗(yàn)5 彈簧的串、并聯(lián)實(shí)驗(yàn)設(shè)備帶質(zhì)量塊的力學(xué)小車(chē)（-9430）帶停止端的力學(xué)小車(chē)軌道2根彈簧底座和支桿（-9355）天平計(jì)時(shí)表實(shí)驗(yàn)?zāi)康?測(cè)量彈簧串、并聯(lián)時(shí)的振動(dòng)周期，并和單個(gè)彈

16、簧的振動(dòng)周期比較。實(shí)驗(yàn)原理 彈簧振子理論上的振動(dòng)周期，如果測(cè)得振動(dòng)的周期，則彈性系數(shù)。當(dāng)兩個(gè)彈簧串聯(lián)或并聯(lián)時(shí)，其彈性系數(shù)將發(fā)生變化。一種情況下，將增加另兩倍，即k等數(shù)kk2k；另一種情況下為，即k等數(shù)。圖5.1實(shí)驗(yàn)步驟 測(cè)量單個(gè)彈簧的k 用天平稱(chēng)出小車(chē)的質(zhì)量，將數(shù)值記在表5.1的上部。 小車(chē)放在軌道上，在小車(chē)一端的小孔上掛上彈簧，再將彈簧的另一端掛在軌道的端部，如圖5.1。 注意：本實(shí)驗(yàn)應(yīng)拿掉水平調(diào)節(jié)腳。圖5.2 抬起掛有彈簧的軌道一端，使軌道傾斜，彈簧將被拉長(zhǎng)。注意使軌道的傾角較小，彈簧的伸長(zhǎng)不可大于軌長(zhǎng)的一半。 將小車(chē)從平衡位置移開(kāi)一個(gè)特點(diǎn)的距離后，讓它運(yùn)動(dòng)。記錄振動(dòng)2次的時(shí)間在表5.1中

17、。用相同的初位移（振幅），至少5次重復(fù)這一測(cè)量。 測(cè)量一對(duì)彈簧的等效k 加上串聯(lián)第2個(gè)彈簧，如圖5.2所示。并重復(fù)步驟。 如圖5.3，并聯(lián)兩個(gè)彈簧，重復(fù)步驟。圖5.3圖5.4 按圖5.4裝配彈簧，并重復(fù)步驟。數(shù)據(jù)處理 利用表5.1的數(shù)據(jù)，計(jì)算振動(dòng)2次的平均時(shí)間。 用2除以這個(gè)時(shí)間，計(jì)算周期，并記入表5.1中。 利用周期和小車(chē)的質(zhì)量，計(jì)算等效彈性系數(shù)。表5.1振動(dòng)2次的時(shí)間 小車(chē)質(zhì)量 彈簧次數(shù)12345平均周期一個(gè)串聯(lián)并聯(lián)最后問(wèn)題 是串聯(lián)時(shí)，還是并聯(lián)時(shí) k等數(shù)2k？ 是串聯(lián)時(shí)，還是并聯(lián)時(shí) k等數(shù)k？ 最后一種安裝彈簧方式，是串聯(lián)還是并聯(lián)？實(shí)驗(yàn)6 牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)設(shè)備帶質(zhì)量塊的力學(xué)小車(chē)（-9430

18、）力學(xué)小車(chē)軌道計(jì)時(shí)表實(shí)驗(yàn)?zāi)康谋緦?shí)驗(yàn)?zāi)康氖钦f(shuō)明一個(gè)物體的加速度是由所受力和質(zhì)量決定的。實(shí)驗(yàn)步驟 將小車(chē)放在軌道上，利用看小車(chē)如何滾動(dòng)將軌道調(diào)水平，調(diào)節(jié)腳升降軌端，直到在軌道上靜止安放的小車(chē)不動(dòng)為止。 板起小車(chē)的彈性塞柱，使塞柱面對(duì)停止端，并將小車(chē)靜止地放在軌道一端。然后用尺壓小車(chē)上的按鈕放開(kāi)塞柱，觀(guān)察小車(chē)獲得的加速度。這是一種定性的測(cè)試。 將彈性塞柱板在第一個(gè)可能的位置，（壓力最小）做第一次實(shí)驗(yàn)，然后用增加塞柱壓力來(lái)增加對(duì)小車(chē)的作用力。至少做兩次實(shí)驗(yàn)，觀(guān)察獲得加速度的情況。 將彈性塞柱板到最大位置，改變小車(chē)質(zhì)量。觀(guān)察單獨(dú)一輛小車(chē)和放有一個(gè)質(zhì)量塊的小車(chē)的相應(yīng)加速度。如果可以得到附加質(zhì)量塊，利用它們

19、增加小車(chē)質(zhì)量做附加實(shí)驗(yàn)。數(shù)據(jù)處理 如果增加作用力，加速度是增加還是減少？ 如果增加質(zhì)量，加速度是增加還是減少？問(wèn)題從上述實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，你能導(dǎo)出加速度對(duì)質(zhì)量和作用力間的方程式嗎？實(shí)驗(yàn)7 牛頓第二定律（）實(shí)驗(yàn)設(shè)備力學(xué)小車(chē)（-9430）帶支架輕滑輪細(xì)線(xiàn)計(jì)時(shí)表天平力學(xué)小車(chē)軌道底座與支桿（-9355）砝碼與掛架木或鐵制的止停架實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證牛頓第二定律 F=ma。實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)牛頓第二定律F=ma，是作用在質(zhì)量為的物體上的凈力，a是物體所得到的加速度。對(duì)一個(gè)置于水平軌道上質(zhì)量為m的小車(chē)，縛一根細(xì)線(xiàn)，使它繞過(guò)滑輪吊一重物m（如圖7.1）。設(shè)磨擦力可以忽略，這時(shí)作用在整個(gè)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)（小車(chē)和懸掛物）的凈力即是懸掛物的

20、重力，F(xiàn)=m2g。根據(jù)牛頓第二定律，合外力等于ma。這里是正在加速的總質(zhì)量，即m1m2 。本實(shí)驗(yàn)應(yīng)驗(yàn)證在忽略磨擦力時(shí)，m2g等于（m1m2）a測(cè)量小車(chē)從靜止開(kāi)始，運(yùn)動(dòng)一定距離所需要的時(shí)間，可以獲得加速度。因?yàn)閐所以加速度為 （設(shè)a為常數(shù)）實(shí)驗(yàn)步驟 利用靜止停放的小車(chē)，將軌道調(diào)整水平。 用天平稱(chēng)出小車(chē)質(zhì)量，并記入表7.1中。圖7.1 在軌道端部安裝滑輪支架，如圖7.1。置小車(chē)于軌道上，并穿一根細(xì)線(xiàn)在小車(chē)端部的小孔中縛住，線(xiàn)的另一端系一砝碼架。細(xì)線(xiàn)的長(zhǎng)度必須足夠使重物落到地板之前，小車(chē)恰好碰到止停裝置。 拉回小車(chē)直到重物碰到滑輪，在表7.1上方記下小車(chē)位置，這將是所有實(shí)驗(yàn)的釋放位置。先進(jìn)行試操作以

21、決定在砝碼架上加多少砝碼才能使小車(chē)約2秒鐘完成運(yùn)動(dòng)。由于測(cè)量有反應(yīng)時(shí)間，總時(shí)間太短將會(huì)產(chǎn)生較大的誤差，然而如果小車(chē)運(yùn)動(dòng)太慢，磨擦也會(huì)引起較大誤差。將砝碼架的質(zhì)量記在表7.1中。 將小車(chē)靠放在軌道端部滑輪前的止停檔板上，把小車(chē)的最后位置記在表7.1內(nèi)。 至少測(cè)量5次時(shí)間，并記入表7.1中。 增加小車(chē)的質(zhì)量，并重復(fù)以上步驟。表7.1時(shí)間小車(chē)質(zhì)量懸掛物質(zhì)量次數(shù)12345平均時(shí)間開(kāi)始釋放時(shí)位置 ，最后位置 ，總距離（d） 。數(shù)據(jù)處理 計(jì)算平均時(shí)間，記入表7.1。 用表7.1中小車(chē)的初始位置和末位置計(jì)算出運(yùn)行的總距離。 計(jì)算加速度并記入表7.2。 對(duì)每一種情況，計(jì)算總質(zhì)量乘以加速度,并記入表7.2。 對(duì)

22、每一種情況，計(jì)算作用于系統(tǒng)的合外力（凈力），并記入表7.2。 計(jì)算F凈力和（m1m2）a之間的百分差，并記入表7.2。表7.2小車(chē)質(zhì)量加速度（m1m2）aF凈力m2g百分差問(wèn)題 實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否證明了F=ma？ 考慮到摩擦力，你認(rèn)為懸掛物的重量和總質(zhì)量乘以加速度哪一個(gè)較大？實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是否始終一個(gè)比另一個(gè)大？ 為什么在F=ma中的質(zhì)量不正好等于小車(chē)的質(zhì)量？ 當(dāng)用質(zhì)量乘以重力加速度計(jì)算小車(chē)受的力時(shí)，為什么不計(jì)入小車(chē)的質(zhì)量？實(shí)驗(yàn)8 沿斜面下滑的加速度實(shí)驗(yàn)設(shè)備帶質(zhì)量塊的力學(xué)小車(chē)（ME9430）底座與支干（ME-9355）;停表力學(xué)小車(chē)軌道米尺繪圖紙實(shí)驗(yàn)?zāi)康?研究沿斜面下滑的物體由重力獲得的加速度，以及加速

23、度如何隨斜面的傾角而定.實(shí)驗(yàn)原理圖8.1 由于重力的作用，斜面上的小車(chē)將向下滾動(dòng)。重力產(chǎn)生的加速度垂直向下，如圖8.1所示，與斜面平行的重力加速度的分量是gsinq這是忽略摩擦?xí)r小車(chē)的凈加速度。測(cè)量加速度時(shí)，小車(chē)從靜止開(kāi)始。測(cè)出它運(yùn)動(dòng)某一距離d的時(shí)間t，因?yàn)閐=，加速度a=算出。繪制加速度與sinq的函數(shù)關(guān)系，將得到一條直線(xiàn)，其斜率等于重力加速度g。實(shí)驗(yàn)步驟 按如圖8.2所示豎起軌道，將其沒(méi)有停止擋板的一端升高約10cm 將小車(chē)靠著停止擋板放在軌道上，將該末位置記在表8.1上端圖8.2 拖小車(chē)到軌道頂部，并記下小車(chē)將從這里靜止釋放的初位置 從靜止釋放小車(chē)，同時(shí)啟動(dòng)秒表，用停表測(cè)量小車(chē)到達(dá)停止擋

24、板所需的時(shí)間。重復(fù)測(cè)量十次（由不同的人做），將數(shù)據(jù)記入表8.1中 將軌端降低1cm，并測(cè)量10次時(shí)間。 以后每次將軌端降低1cm，共七次，重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)。數(shù)據(jù)處理 計(jì)算每個(gè)傾角的平均時(shí)間。 用始末位置的差值做小車(chē)的運(yùn)行距離，記入表8.1下端。 用距離和時(shí)間計(jì)算出加速度，記入表8.2中。 測(cè)量由軌道構(gòu)成的三角形的斜邊，并利用它對(duì)每一次軌端高度計(jì)算出sinq。 繪制加速度與sinq的函數(shù)關(guān)系曲線(xiàn)。畫(huà)出最適當(dāng)?shù)闹本€(xiàn)并計(jì)算其斜率（應(yīng)等于g），計(jì)算斜率相對(duì)g的百分誤差。表8.1 軌端高度時(shí)間10cm9cm8cm7cm6cm5cm4cm次數(shù)12345678910平均小車(chē)初位置 ，末位置 ，距離d= .表.軌

25、端高度加速度sin斜邊長(zhǎng)度問(wèn)題 你的反應(yīng)時(shí)間，是在較大還是較小傾角時(shí)，會(huì)引起較大的百分誤差？ 如果小車(chē)的質(zhì)量增加一倍，對(duì)結(jié)果有何影響？試一下。實(shí)驗(yàn)9 能量守恒實(shí)驗(yàn)設(shè)備帶質(zhì)量塊的力學(xué)小車(chē)（ME-9430）帶支架輕滑輪底座及支桿（ME-9355）細(xì)線(xiàn)天平力學(xué)小車(chē)軌道米尺砝碼懸架及砝碼（若干公斤）繪圖紙實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)觀(guān)察彈性勢(shì)能和重力勢(shì)能，并顯示怎樣的能量是守恒的。實(shí)驗(yàn)原理一個(gè)從平衡狀態(tài)被壓縮距離x的彈簧具有勢(shì)能P=kx，這里k是彈性系數(shù)。根據(jù)虎克定律，彈簧的力與彈簧被壓縮或拉伸的距離成正比，F(xiàn)=kx,此處k即彈性系數(shù)。因此彈性系數(shù)可以用實(shí)驗(yàn)決定，即用不同的力拉或壓彈簧產(chǎn)生不同的距離，繪出力與距離

26、的函數(shù)關(guān)系圖，得到直線(xiàn)的斜率，等于k。小車(chē)沿斜面升高而增加的重力勢(shì)能P=mgh，這里m是小車(chē)的質(zhì)量，g是重力加速度，h是小車(chē)升高的垂直高度。如以沿斜面的d來(lái)表示，則高h(yuǎn)=dsin。 如果能量守恒，被壓縮的彈簧的彈性勢(shì)能將全部轉(zhuǎn)變?yōu)橹亓?shì)能。實(shí)驗(yàn)步驟 調(diào)節(jié)軌端的水平調(diào)節(jié)腳的升降，觀(guān)察靜止放置在軌道上的小車(chē)是否滾動(dòng)，將軌道調(diào)成水平。 用天平稱(chēng)出小車(chē)的質(zhì)量，數(shù)據(jù)記在表9.2中。 先測(cè)彈性系數(shù)。將帶彈性柱塞的小車(chē)，按圖9.1靠著止停擋板放在軌道上。在小車(chē)上縛一細(xì)線(xiàn)，線(xiàn)的另一頭饒過(guò)滑輪掛一砝碼懸架。 將小車(chē)的位置記在表9.1中。圖9.1 增加砝碼懸架上的砝碼，并記下新的位置。用5個(gè)不同的總重量重復(fù)實(shí)驗(yàn)。

27、表9.1加的質(zhì)量位置離平衡位置的位移力(mg) 測(cè)量勢(shì)能前，先拿掉水平調(diào)節(jié)腳。 拿去小車(chē)上的細(xì)線(xiàn)，將小車(chē)的彈性柱塞旋至最大位置。使小車(chē)緊靠止停端架，測(cè)量彈性柱塞壓縮的距離并記入表9.2下端。圖9.2 使軌道傾斜，并測(cè)量高和斜邊（見(jiàn)圖9.2）,計(jì)算軌道的傾角，傾角arcsin()，記入表9.2中。 將小車(chē)的起始位置記入表9.2下端。 扣擊柱塞上的小柱而釋放柱塞，并記錄小車(chē)沿斜面上升的位置。重復(fù)做五次。將小車(chē)的最大位置記入表9.2中。l 改變傾角，并重復(fù)測(cè)量。l 增加小車(chē)的質(zhì)量，并重復(fù)測(cè)量。表9.2傾角質(zhì)量次數(shù)12345最大值h=dsinq彈簧被壓縮的距離(x)=_,小車(chē)的初位置=_.數(shù)據(jù)處理：

28、用表9.1的數(shù)據(jù)繪制力和位移的關(guān)系曲線(xiàn)，畫(huà)一條通過(guò)這些數(shù)據(jù)點(diǎn)的最合適的直線(xiàn)，并計(jì)算這條直線(xiàn)的斜率。此斜率等于彈簧的有效的彈性系數(shù)k。 k=_ 計(jì)算彈簧的勢(shì)能，并記入表9.3。 計(jì)算每種情況下的重力勢(shì)能，并記入9.3. 計(jì)算彈性勢(shì)能和重力勢(shì)能之間的百分誤差。表9.3傾角/質(zhì)量彈性勢(shì)能P(kx)重力勢(shì)能P(mgh)百分誤差%問(wèn)題 哪一項(xiàng)勢(shì)能較大？少掉的那部分能量到哪里去了？ 當(dāng)小車(chē)的質(zhì)量加倍時(shí)，為什么重力勢(shì)能仍然大約相同？實(shí)驗(yàn)10 擴(kuò)展性推薦實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)A 質(zhì)心不變按實(shí)驗(yàn)1中圖1.1布局放置軌道與一對(duì)小車(chē)，但要求直接只以一條質(zhì)量塊為支架，架空軌道系統(tǒng)在桌面上，并使之處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)。先使兩輛質(zhì)量相同的

29、小車(chē)，靠在一起，然后按動(dòng)板起的柱塞裝置彈開(kāi)小車(chē)，并觀(guān)察小車(chē)運(yùn)動(dòng)到軌道端部。由于系統(tǒng)的質(zhì)心是不運(yùn)動(dòng)的，該軌道仍將保持穩(wěn)定。再用兩輛質(zhì)量不同的小車(chē)重復(fù)這過(guò)程。實(shí)驗(yàn)B 二小車(chē)和三彈簧的振動(dòng)模式放兩輛質(zhì)量相等的小車(chē)在軌道上，用彈簧連接兩小車(chē)，再用彈簧將每輛小車(chē)和它們各自的軌道端部相連。彼此拖開(kāi)小車(chē)再放開(kāi)，然后觀(guān)察振動(dòng)的模式。再在起初相同的方向移動(dòng)兩輛小車(chē)，并進(jìn)行觀(guān)察。在一輛小車(chē)上加一塊質(zhì)量塊，并重復(fù)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)C 牛頓第二定律（）用傾斜的軌道重復(fù)實(shí)驗(yàn)7。此時(shí)，滑輪在高端，而小車(chē)加速升上斜面。實(shí)驗(yàn)D 阻尼運(yùn)動(dòng)將末端裝有停止擋板的軌道傾斜，在斜面上一確定位置處釋放小車(chē)，指向擋板的小車(chē)彈簧柱塞將使小車(chē)彈回。記

30、下小車(chē)每一次被彈回到最高返回點(diǎn)的位置和時(shí)間。將能得到一條振幅對(duì)于時(shí)間的曲線(xiàn)。實(shí)驗(yàn)E 用氣球推進(jìn)的火箭車(chē)縛一個(gè)正在放氣的氣球在小車(chē)上，使氣球的出氣口指向小車(chē)的后面，讓空氣推動(dòng)小車(chē)。實(shí)驗(yàn)F 三輛小車(chē)和四根彈簧的振動(dòng)模式放三輛相同質(zhì)量的小車(chē)在軌道上。在小車(chē)之間縛上彈簧，并用彈簧將兩端的小車(chē)和各自的軌道端部相連接。移動(dòng)兩端的小車(chē)離開(kāi)中間的小車(chē)后釋放，觀(guān)察振動(dòng)的模式。移動(dòng)左邊的兩輛小車(chē)離開(kāi)右邊的小車(chē)后釋放，觀(guān)察振動(dòng)的模式。移動(dòng)中間的小車(chē)后釋放，觀(guān)察振動(dòng)的模式。實(shí)驗(yàn)G 多重彈性碰撞用兩輛碰撞小車(chē)和一輛力學(xué)小車(chē)。先用相同質(zhì)量的小車(chē)，然后用不同質(zhì)量的小車(chē)試做這一實(shí)驗(yàn)。將三輛小車(chē)放在軌道上，力學(xué)小車(chē)在右邊，以它

31、的磁性緩沖器對(duì)著碰撞小車(chē)。推動(dòng)左邊的碰撞小車(chē)向中間的小車(chē)，它將依次碰撞右邊的小車(chē)。注意觀(guān)察每輛小車(chē)最后的速度。實(shí)驗(yàn)H 多重非彈性碰撞放置三輛碰撞后會(huì)粘連在一起的小車(chē)在軌道上，先用相同質(zhì)量的小車(chē)，然后用不同質(zhì)量的小車(chē)試做這一實(shí)驗(yàn)。推動(dòng)左邊的小車(chē)向中間的小車(chē)，它們將依次和右邊的小車(chē)碰撞，并最后粘接在一起。注意觀(guān)察小車(chē)的最后速度。補(bǔ)充部份：傳感器推薦實(shí)驗(yàn) 轉(zhuǎn)動(dòng)位移傳感器/力學(xué)導(dǎo)軌系統(tǒng)組合裝置（RMS/IDS Kit） （原文編號(hào)：012-06408A）實(shí)驗(yàn)1 經(jīng)受彈性碰撞小車(chē)的速度和加速度的相關(guān)性實(shí)驗(yàn)設(shè)備35轉(zhuǎn)動(dòng)位移傳感器（RMS）（C1-6538）RMS/IDS附件IDS安裝附件（C1-6692）

32、力學(xué)小車(chē)（ME-9430或ME-9454）力學(xué)軌道（ME-9435A或ME-9458）可調(diào)止仃架（ME-9448A）PASCO計(jì)算機(jī)接口（500或700）科學(xué)工作站（2.2版本以上）計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?本實(shí)驗(yàn)的目的是顯示一種相關(guān)性，圖解顯示在彈性碰撞過(guò)程中的位置、速度和加速度。實(shí)驗(yàn)步驟 安裝實(shí)驗(yàn)裝置1、 利用IDS安裝附件和IDS軌道滑輪支架，把轉(zhuǎn)動(dòng)位移傳感器安裝在軌道上，這在本手冊(cè)（RMS/IDS Kit）的設(shè)備構(gòu)造一節(jié)（P.2-3）中有介紹。2、 將可調(diào)止停架裝在軌道的末端（圖1.1）。如果必要，可移動(dòng)IDS軌道滑輪支架。圖1.13、 將小車(chē)帶磁體的一端對(duì)著可調(diào)止停架放在軌道上，并在車(chē)上安裝車(chē)

33、線(xiàn)聯(lián)接支架。4、 按手冊(cè)（RMS/IDS Kit）設(shè)備構(gòu)造這一節(jié)穿線(xiàn)。檢查并確信細(xì)線(xiàn)能無(wú)阻礙的自由移動(dòng)，它水平穿過(guò)滑輪和車(chē)線(xiàn)聯(lián)接支架的上側(cè)，并且足夠長(zhǎng)，而只要線(xiàn)不從滑輪上滑出。 設(shè)置科學(xué)工作站（Science workshop）1、 按本手冊(cè)（RMS/IDS Kit）P3“構(gòu)造”節(jié)，在科學(xué)工作站安裝RMS。2、 如果你不在為RMS設(shè)置的窗口，則雙擊RMS圖標(biāo)。3、 設(shè)置在1440分度/轉(zhuǎn)，鍵OK。4、 雙擊取樣選擇鈕，并將取樣率設(shè)置到50HZ，鍵OK。5、 拖動(dòng)圖表顯示圖標(biāo)到RMS圖標(biāo)位置，并從彈出的菜單“計(jì)算結(jié)果顯示”中選擇位置（LINPOS）、速度（LINVEL）和加速度（LINACC）。

34、 采集數(shù)據(jù)1、 把小車(chē)放在軌道帶RMS的一端。2、 開(kāi)始記錄數(shù)據(jù)。3、 向止停端給小車(chē)一個(gè)輕緩的推動(dòng)（用使小車(chē)作平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)所需的適當(dāng)?shù)牧Γ?、 在小車(chē)從止停端彈回后，停止記錄。 數(shù)據(jù)處理1、 畫(huà)三張曲線(xiàn)圖并標(biāo)出坐標(biāo)軸（或打印出曲線(xiàn)圖）。2、 標(biāo)定下列曲線(xiàn)圖：（1）小車(chē)向止停端運(yùn)動(dòng)時(shí)；（2）小車(chē)作彈性碰撞時(shí)；（3）小車(chē)從止停端返回運(yùn)動(dòng)時(shí)。問(wèn)題：1、 碰撞前瞬間，小車(chē)的速度和加速度是多少？2、 描述小車(chē)的速度在碰撞時(shí)發(fā)生了什么變化？小車(chē)的位置在它具有反向速度時(shí)發(fā)生了什么變化？3、 描述小車(chē)的加速度在碰撞時(shí)發(fā)生什么變化？當(dāng)加速度從零變?yōu)樨?fù)值時(shí)，小車(chē)的位置有什么變化？當(dāng)加速度從負(fù)值變?yōu)榱銜r(shí)，小車(chē)的位置

35、有什么變化？實(shí)驗(yàn)2 非彈性碰撞的動(dòng)量與沖量的比較實(shí)驗(yàn)設(shè)備轉(zhuǎn)動(dòng)位移傳感器（RMS）（CI-6538）50N力傳感器（CI-6537）RMS/IDS裝置（C1-6569）力傳感器支架和碰撞緩沖器（C1-6545）IDS安裝附件(CI-6692)PASCO計(jì)算機(jī)接口（500或700）力學(xué)小車(chē)（ME-9430或ME-9454）2.2版本以上科學(xué)工作站力學(xué)軌道（ME-9435或ME-9458）計(jì)算機(jī)本手冊(cè)（RMS/IDS LSIT）第2、3頁(yè)高約10CM的本質(zhì)或類(lèi)似的墊塊實(shí)驗(yàn)?zāi)康?本實(shí)驗(yàn)的目的是定量的比較運(yùn)動(dòng)小車(chē)在和固定物體作非彈性碰撞時(shí)的沖量與動(dòng)量的大小。實(shí)驗(yàn)原理 系統(tǒng)的動(dòng)量以關(guān)系式表示，式中P為動(dòng)量

36、，m為質(zhì)量，v為速度。 碰撞時(shí)的沖量，或動(dòng)量的變化以下式表示：力與時(shí)間關(guān)系曲線(xiàn)下的面積，即曲線(xiàn)的積分，等于動(dòng)量的變化量。在非彈性碰撞中其最后的速度為零時(shí)，下列關(guān)系式成立：實(shí)驗(yàn)步驟 安裝實(shí)驗(yàn)裝置1 利用IDS安裝附件把轉(zhuǎn)動(dòng)位移傳感器裝在IDS軌道上，也將IDS軌道滑輪支架裝在IDS軌道上（參閱本手冊(cè)的設(shè)備構(gòu)造一節(jié)第2-3頁(yè)）。圖2.12 用力傳感器支架把力傳感器裝在軌道的一端（圖2.1）。如果必要，可移動(dòng)IDS軌道滑輪支架。3 從力傳感器上旋開(kāi)掛鉤，并用藏在力傳感器支架上的碰撞座取代。4 做一個(gè)底座直徑約1cm高3cm的粘土錐，粘壓在碰撞座上。5 將小車(chē)放在軌道上，使其磁鐵對(duì)著力傳感器。6 安裝

37、車(chē)線(xiàn)聯(lián)結(jié)支架，并按RNS/IDS KIT手冊(cè)設(shè)備構(gòu)造這一節(jié)P.2連接細(xì)線(xiàn)。檢查并確信細(xì)線(xiàn)能無(wú)阻礙的自由的移動(dòng)，它水平穿過(guò)滑輪和車(chē)線(xiàn)聯(lián)結(jié)支架的上側(cè)。線(xiàn)要足夠長(zhǎng)，但不能從滑輪中滑出。 設(shè)置科學(xué)工作站1、 按RNS/IDS KIT手冊(cè)P.3構(gòu)造一節(jié)，在科學(xué)工作站安裝RMS。2、 如果你不在為RMS設(shè)置的窗口，則雙擊RMS圖標(biāo)。3、 設(shè)置在1440分度/轉(zhuǎn)，鍵OK。4、 雙擊取樣選擇鈕，并將取樣率設(shè)置到50HZ，鍵OK。5、 拖動(dòng)圖表顯示圖標(biāo)到RMS圖標(biāo)位置，并從彈出的菜單“計(jì)算結(jié)果顯示”中選擇速度（linvel）。6、 在科學(xué)工作站中設(shè)置力傳感器（詳細(xì)參見(jiàn)力傳感器手冊(cè)）。7、 拖動(dòng)圖表顯示圖標(biāo)到力傳

38、感器圖標(biāo)。 采集數(shù)據(jù)1 用木墊塊抬高軌道，在緊靠RMS的地方托住小車(chē)。2 開(kāi)始記錄數(shù)據(jù)。3 釋放小車(chē)，讓重力作為加速的唯一的力。 注意：如果碰撞不是完全非彈性的，即小車(chē)從粘土塞碰回，可用較小的高度角重做。4 停止記錄。 分析數(shù)據(jù)1 應(yīng)用科學(xué)工作站的統(tǒng)計(jì)功能確定小車(chē)的最大速度。2 確定小車(chē)的質(zhì)量。3 計(jì)算小車(chē)的動(dòng)量。4 用統(tǒng)計(jì)功能求曲線(xiàn)下面積的積分。5 選擇描寫(xiě)碰撞的曲線(xiàn)那一部份，并記錄積分值。注意：選擇用鍵擊和圍繞要求的曲線(xiàn)拖一框架的方法。6 比較小車(chē)的動(dòng)量和碰撞的沖量的大小。問(wèn)題： 你的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能表明小車(chē)的動(dòng)量等于碰撞的沖量即嗎？實(shí)驗(yàn)3 在非彈性碰撞中動(dòng)能減少時(shí)動(dòng)量守恒實(shí)驗(yàn)設(shè)備2只轉(zhuǎn)動(dòng)位移傳

39、感器（C1-6538）2套R(shí)MS/IDS 組件（C1-6569）2套IDS安裝附件（C1-6692）2輛柱塞或碰撞小車(chē)（ME-9430 或ME-9454）RMS/IDS KIT手冊(cè)第2-3頁(yè)力學(xué)軌道（ME-9435A 或ME-9458）PASCO計(jì)算機(jī)接口（700）科學(xué)工作站（2.2版本以上）計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?本實(shí)驗(yàn)的目的是定量和圖解論證，在一輛小車(chē)和另一輛靜止小車(chē)發(fā)生碰撞而動(dòng)能減少的同時(shí)，動(dòng)量是守恒的。實(shí)驗(yàn)原理 在兩輛小車(chē)碰撞之前，其狀況能表示如下：v1 v2（0）m1 m2這里m1 為第一輛小車(chē)的質(zhì)量，m2為第二輛小車(chē)的質(zhì)量，v1為第一輛小車(chē)的速度，v2為第二輛小車(chē)的速度，等于零。 碰撞之后

40、，兩小車(chē)粘連在一起并象一個(gè)物體一樣運(yùn)動(dòng),描述如下：m1 m2 v后該系統(tǒng)的動(dòng)量在任何時(shí)候恰可表示為：P=m1v1+m2v2這里m1v1是第一輛車(chē)的質(zhì)量和速度，而m2v2是第二輛車(chē)的質(zhì)量和速度。因?yàn)榕鲎仓髣?dòng)量是守恒的,以下關(guān)系式成立：m1v1+m2v2=m后 v后這里m后為兩輛車(chē)的質(zhì)量，而v后是兩輛小車(chē)粘連在一起時(shí)的速度。該系統(tǒng)的總動(dòng)能（KE）原為：這種情況下與動(dòng)量相比較，動(dòng)能碰撞后是不守恒的：實(shí)驗(yàn)步驟A部分：等質(zhì)量的非彈性碰撞 安裝實(shí)驗(yàn)裝置1 利用安裝附件把2只轉(zhuǎn)動(dòng)位移傳感器安裝在軌道上，并把兩個(gè)帶輕滑輪的支架裝在軌道上（參見(jiàn)本手冊(cè)P.2和圖3.1）。圖3.12 安裝車(chē)線(xiàn)聯(lián)結(jié)支架在小車(chē)上，稱(chēng)

41、出小車(chē)質(zhì)量并記入表3.1中。3 將帶有粘鉤貼片（柱塞小車(chē)）或磁性端部（碰撞小車(chē)）的兩輛小車(chē)相向放置在軌道上。4 按手冊(cè)和圖表示的穿線(xiàn)。對(duì)安裝狀況進(jìn)行必要的調(diào)整，以保證線(xiàn)能無(wú)阻礙地自由移動(dòng)。5 必須調(diào)整帶輕滑輪的支架，以保證穿線(xiàn)足夠長(zhǎng)又不會(huì)滑出滑輪。 設(shè)置科學(xué)工作站1 將連接到小車(chē)1的轉(zhuǎn)動(dòng)位移傳感器的數(shù)字插頭插入接口盒的1、2數(shù)字通道，連接到小車(chē)2的轉(zhuǎn)動(dòng)位移傳感器對(duì)應(yīng)的數(shù)字插頭插入3、4數(shù)字通道。2 按照本手冊(cè)第3頁(yè)設(shè)置部分來(lái)設(shè)置Sciene Workshop中的轉(zhuǎn)動(dòng)位移傳感器。3 如果沒(méi)有打開(kāi)轉(zhuǎn)動(dòng)位移傳感器的設(shè)置窗口，可雙擊RMS圖標(biāo)，將分度/轉(zhuǎn)設(shè)置于1440，并確認(rèn)在線(xiàn)性校準(zhǔn)下拉框中，選中大

42、滑輪（凹槽），單擊OK。4 對(duì)另一只RMS重復(fù)以上步驟2、3的設(shè)置。5 雙擊取樣選擇按鈕并設(shè)置取樣周期為50HZ，單擊OK。6 定義顯示動(dòng)量的計(jì)算： 單擊實(shí)驗(yàn)計(jì)算圖標(biāo)，通過(guò)單擊新建和使用input，f(x)圖標(biāo)及鍵盤(pán)按鈕在表達(dá)式文本框中輸入計(jì)算來(lái)創(chuàng)建一個(gè)動(dòng)量的計(jì)算。在相應(yīng)的文本框中，輸入一個(gè)計(jì)算名稱(chēng)，如總動(dòng)量1，簡(jiǎn)稱(chēng)及計(jì)算的單位，按回車(chē)鍵接受計(jì)算項(xiàng)目。注： 要獲得輸入計(jì)算的附加信息，請(qǐng)參照Sciene Workshop用戶(hù)手冊(cè)中的使用計(jì)算和用戶(hù)指南中注釋窗口的實(shí)驗(yàn)計(jì)算窗口部分。7 定義顯示動(dòng)能的計(jì)算（參照以上第6步）。8 創(chuàng)建一個(gè)圖表來(lái)顯示小車(chē)1的速度，小車(chē)2的速度，系統(tǒng)總動(dòng)量，系統(tǒng)總動(dòng)能與時(shí)間的關(guān)系曲線(xiàn)。 拖曳一個(gè)圖表圖標(biāo)到RMS圖標(biāo)，并從選擇顯示計(jì)算彈出菜單，選擇4個(gè)要顯示的計(jì)算（這些選擇以后要修改，所以哪些計(jì)算被選中都沒(méi)關(guān)系）。一個(gè)帶有4組x-y曲線(xiàn)的顯示窗口將被打開(kāi)。 單擊頂部y軸的描點(diǎn)輸入菜單按鈕并從彈出菜單中選擇數(shù)碼式輸入1和速率（linvel），可以設(shè)置y軸描點(diǎn)小車(chē)1